Aufgabensammlung Physik: Brachistochronen Problem
Achtung, Baustelle!
Berechne den schnellsten Weg eines Teilchens von Punkt A zu Punkt B, dass sich reibungsfrei in einem Gravitationspotential bewegt.
1. Finde die Funktionenschar
Formuliere den allgemeinen Integranden in eine für das Problem geeignete Form um.
Lösung Teil 1
Aus den bekannten Variablen für das System kann eine Form für gefunden werden. Dazu wird die Energiebilanz des Systems aufgestellt:
Mit ist . Nach Umformen ergibt sich also:
Und damit:
Mit:
Ergibt sich:
2. Aufstellen der Eulerschen Gleichung
Stelle die Eulersche Gleichung auf und löse diese.
Lösung der Aufgabe 2
- Die Eulersche Gleichung lautet:
Dabei ist:
Weiter ist dann:
Mit:
Es ergibt sich also insgesamt: